频率综合器作为无线电子类产品的核心部件,为接收机和发射机提供高质量的本振频率。随着超宽带收发前端的快速发展,要求频率综合器兼具超宽带、小步进、低相位噪声、低杂散等优点。本文基于混合式频率合成技术,利用双锁相环结构设计了一款2～20GHz超宽带小步进低相位噪声的频率综合器。首先,设计级联混频锁相环结构实现超宽带低相位噪声的性能指标。级联混频锁相环采用环内二级混频结构,可使整个频率范围锁相时环内分频比固定为1,消除了环内分频比对相位噪声的影响。利用直接频率合成技术扩展输出频率,实现2～20GHz的频率范围覆盖。通过开关切换的方式,利用锁相环芯片自锁定解决级联混频锁相环频率预置的问题。其次,设计参考本振锁相环为级联混频锁相环提供小步进参考频率和混频本振频率。参考本振锁相环采用DDS先上变频再分频的结构驱动锁相环,既实现频率小步进的目标,又有效抑制了DDS的输出杂散。同时,通过环内一级混频结构,减小了参考本振锁相环内的相位噪声。然后,研究设计双锁相环参数配置算法。算法的核心是双锁相环结构和各参数间的关系式。根据不同的频率综合器输出频率值,可快速响应双锁相环结构的参数。最后,本文进行关键器件选型,完成电路硬件设计。测试结果表明,频率综合器输出频率范围覆盖2～20GHz,可实现频率步进1Hz,在输出频率20GHz时,相位噪声可达-98.4dBc/Hz@1kHz,整体输出杂散抑制大于-70dBc,满足指标要求。